某煤制乙二醇VOCs排放現狀及治理技術分析

＊張偉輝

（山西華陽新材料科技集團有限公司 山西 045000）

1.揮發性有機物（VOCs）污染控制現狀

(1)揮發性有機物(VOCs)定義及特性

揮發性有機物（VOCs）主要指參與大氣光化學反應的有機化合物的總稱。根據有機化合物化學結構的不同分為8類：烷烴類、芳香烴類、烯烴類、鹵代烴類、酯類、醛類、酮類和其他化合物。VOCs最典型的共有特性是具有揮發性，更多危害是易于發生化學反應的特性：VOCs在空氣中可發生很多種化學反應。

(2)揮發性有機物(VOCs)在環境中的危害

VOCs的環境影響根據作用對象分為對自然環境的影響和對生物體的影響。VOCs能和大氣中的氧化劑發生化學反應，在一定條件下生成以高濃度臭氧為主要特征的光化學煙霧；其氧化產物中二次有機氣溶膠是PM2.5的重要組成成分[1]，在不利氣象條件下易引發霧霾；氟氯烴類化合物會造成臭氧層空洞，導致進入地球的紫外線增加。

(3)揮發性有廢氣(VOCs)常用處理技術

目前，根據國內外最新研究及實際應用情況，揮發性有機廢氣常用處理方法總體而言分兩類：一類是回收法，另一類是消除法。

回收法主要包括：冷凝法、膜分離技術、碳吸附及吸收法等；消除法主要包括：催化燃燒、直接燃燒、等離子體法等[2]。

(4)我國VOCs污染控制政策要求及現狀

我國VOCs污染控制的政策體系已初步形成，相關工作正在開展。隨著《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》《重點行業揮發性有機物削減行動計劃》等一些列文件制度的出臺，逐步規范了我國對工業企業VOCs綜合治理制度要求。

目前，我國VOCs排放形勢依舊嚴峻，治理工作依然薄弱，無組織排放問題突出、治污設施簡易低效等問題。

(5)山西省關于化工企業VOCs治理的相關要求

2017年至今，我國生態環境保護形勢日益嚴峻，揮發性有機物（VOCs）列入《大氣污染防治法》監督管理范圍，各級生態環境保護主管部門提出對揮發性有機物（VOCs）限期進行整改治理的目標要求。山西省人民政府印發《山西省大氣污染防治2017年行動計劃》要求：推進重點行業揮發性有機物（VOCs）綜合治理，嚴格按照《山西省重點行業揮發性有機物綜合治理方案》時間要求，順利完成揮發性有機物（VOCs）綜合治理工作目標。同時，晉中市環保局下發了《晉中市2018年市城區揮發性有機物（VOCs）專項治理方案》。因此，公司決定對本企業乙二醇原料儲罐、裝車區及污水處理系統排放的VOCs和臭氣進行綜合治理，不僅可以回收大量的產品，增加收入，而且可以很好的改善空氣質量，積極響應國家政策。

《石油化學工業污染物排放標準》（GB 31571-2015）將揮發性有機液體廣義定義為：任何能向大氣釋放揮發性有機物符合以下條件的有機液體：①溫度20℃時，蒸氣壓大于0.3kPa的揮發性有機液體；②混合液體中，溫度20℃時，蒸氣壓大于0.3kPa的純有機化合物的總濃度等于或者高于20%（重量比）。

根據《工業企業揮發性有機物排放控制標準》（DB13/2322-2016），非甲烷總烴最高允許排放濃度為80mg/m3，最低去除效率90%。排放尾氣應同時達到《工業企業揮發性有機物排放控制標準》（DB13/2322-2016）及《石油化學工業污染物排放標準》（GB 31571-2015）排放標準。因此，排放尾氣中非甲烷總烴排放濃度≤80mg/m3、乙二醇排放濃度≤50mg/m3、甲醇排放濃度≤50mg/m3，非甲烷總烴去除率≥97%。按照《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-93）要求，硫化氫排放標準值排放量為0.33kg/h（排氣筒高度15m），氨氣排放標準值排放量為4.9kg/h（排氣筒高度15m），臭氣濃度（無量綱），標準值為2000（排氣筒高度15m）。

2.某煤制乙二醇生產工藝VOCs治理項目實例

(1)某煤制乙二醇VOCs排放現狀

某煤化工企業，主要產品包括乙二醇、粗DMC、DMO重組份、輕餾份、雜醇油、硫磺、硫酸銨等，是建設現代新型煤化工產業的主導企業之一。VOCs污染物主要為甲醇、乙醇、乙二醇、混合醇等，主要監測指標為甲醇、乙二醇、非甲烷總烴含量；臭氣污染物主要為含氮化合物、鹵素及衍生物等，主要監測指標為硫化氫、氨含量。

該公司主要生產乙二醇等化工產品，涉及VOCs排放的污染源和種類較多：乙二醇罐區VOCs排放源為有機液體進料與存儲揮發損失，裝車區VOCs排放源為有機液體裝卸揮發損失，罐區及裝車區排放量0.33噸/年；污水VOCs及臭氣排放源為廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散，排放量1.09噸/年。

(2)VOCs治理項目具體方案

本項目涉及核心工藝主要為油氣回收系統“冷凝+吸收”工藝和污水處理系統“堿洗+生物濾池”工藝。

(3)油氣回收系統VOCs處理工藝

油氣回收系統VOCs主要集中于乙二醇罐區及裝車區排放廢氣，采用“冷凝+吸收”組合工藝進行處理。

對罐區進行油氣回收儲罐頂透光孔進行改造，作為氣相引出口；對裝車區進行油氣回收的裝車鶴管進行密閉改造，增加氣相引出管路并接入油氣回收裝置。裝車區和罐區的揮發性有機氣體經回氣支管匯集至一根氣相總管，每支回氣支管均設置有阻火器、切斷閥、止回閥等安全措施，止回閥最小開啟壓力≤單呼閥，約1kPa。油氣通過總管吸入油氣回收裝置冷卻壓縮變成液態，液態油品經油泵管道輸送至儲油罐。經冷凝后的油氣90%以上的組分變為液體，剩余尾氣和空氣的混合氣進入吸收塔進行尾氣吸收，吸收液通過進水泵進入裝置，對剩余尾氣進行吸收。主要工藝流程如下：

油氣→油氣回收裝置→預冷凝→中冷凝→深冷凝→水洗吸收→尾氣排放。

(4)污水處理系統VOCs處理工藝

污水處理系統主要涉及VOCs和臭氣，采用“堿洗+生物濾池”為核心的除臭凈化工藝進行治理。

污水處理過程中，各構筑物單體間產生的臭氣經密封收集，首先廢氣通過逆流式霧化堿噴淋塔，進行初步的水洗預處理去除水溶性氣體、去除硫化氫和氨氣，實現初步加濕和pH調節。初步處理后的惡臭氣體然后進入生物濾池，在微生物的吸附、降解下，可去除臭氣中的氨、硫化氫、甲硫醇和非甲烷總烴等污染物質，實現廢氣有效深度處理，最終達到除臭凈化的目的。凈化后達標的氣體通過15m煙囪排入大氣。具體工藝如下：

廢（臭）氣收集→堿洗→生物濾床→吸收→凈化排出。

圖2 污水處理系統VOCs治理工藝流程圖

(5)揮發性有機物(VOCs)治理控制措施

本項目堅持“源頭控制、過程控制、末端治理、綜合回收利用”的揮發性有機物治理控制原則，對項目產生的揮發性有機物、非甲烷總烴進行綜合治理。

油氣回收裝置和污水處理的排放VOCs及臭氣，均使用低揮發性、抗腐蝕型、防爆型材料，積極推進清潔生產，從源頭上對VOCs排放進行管控[3]，減少過程無組織排放。

(6)治理效果分析

①VOCs治理預期效果分析

針對乙二醇罐區和裝車區的排放氣體，通過“冷凝+吸收”組合工藝處理后，尾氣經15m煙囪排放，其中非甲烷總烴排放濃度≤80mg/m3、乙二醇排放濃度≤50mg/m3、甲醇排放濃度≤50mg/m3，符合《工業企業揮發性有機物排放控制標準》（DB13/2322-2016）和《石油化學工業污染物排放標準》（GB 31571-2015）要求。

污水排放VOCs及臭氣處理工藝采用以“逆流式霧化堿噴淋塔+光催化氧化”為核心的凈化技術，可去除臭氣中的氨、硫化氫和非甲烷總烴等污染物質，達到除臭凈化的目的，廢氣處理后硫化氫排放量≤0.33kg/h（排氣筒高度15m），氨氣排放量≤4.9kg/h（排氣筒高度15m），臭氣濃度（無量綱）≤2000（排氣筒高度15m），且排放尾氣中非甲烷總烴排放濃度≤80mg/m3，甲醇排放濃度≤50mg/m3、乙二醇排放濃度≤50mg/m3，達到《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）《石油化學工業污染物排放標準》（GB 31571-2015）和《工業企業揮發性有機物排放控制標準》（DB13/2322-2016）排放要求。

②VOCs治理回收有機液體

通過對該煤制乙二醇生產工藝罐區、裝車線和污水處理VOCs治理項目改造工程，確保各類VOCs廢氣達標排放，還可回收制得部分有機液體，有效減少了VOCs產生環節污染物排放（詳見附表）。

表1 VOCs治理前后污染物排放分析匯總表

3.結論與建議

本項目結合源頭與過程控制、末端與綜合利用方式，逐步強化環保設施運行管理，從操作規程、人員培訓、科學調控、精細管控、精準維護等方面開展落實，確保VOCs治理設施長期穩定運行，有效降低VOCs污染物排放。

根據《晉中市2018年市城區揮發性有機物（VOCs）專項治理方案》要求：“在2017年省定任務全面完成和嚴格監管基礎上，進一步加強VOCs排放行業企業工藝過程無組織排放控制和廢氣治理，提升企業工藝裝備水平和VOCs污染防治水平。”達到了山西省及晉中市對揮發性有機物治理工作要求。

為進一步助推本化工企業綠色生態可持續發展，嚴格按照省、市生態環境保護主管部門要求，盡快申報污染物排放設施、治理設施以及污染物排放種類、數量、濃度，并將防治大氣污染方面的有關技術資料進行備案管理。

本項目投入生產運行后，須符合上述標準規定的大氣污染物排放標準，加強環保設施運行監管，采取切實可行的措施，為環保設施的長期穩定達標運行保駕護航，確保污染物穩定達標排放。生態環境保護部門在對本企業進行監督性檢查時，嚴格按照國家和本市環境保護管理相關規定履行相應工作職責，全力配合各級生態環境保護部門做好各項督察檢查工作。

同時，建議進一步加大環保設施日常監管力度，加強設施運行管理，不斷增加環保設施資金投入，確保各類揮發性有機物穩定達標排放的同時，全面提升企業工藝裝備水平和VOCs污染防治水平，有效增加環境和社會效益，切實履行企業環保主體責任，全力推進企業綠色可持續發展，以實際行動踐行環境保護初心和使命。